KR100625915B1 - End effector assembly - Google Patents
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Abstract
일반적으로, 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리가 제공된다. 일 실시예에서, 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리는 상부에 다수의 금속 패드가 배치된 엔드 이펙터를 포함한다. 중합체 패드가 각 금속 패드 상에 배치되며, 금속 패드 윗면의 노출 부분 대 중합체 패드 윗면의 비는 적어도 약 3.5 대 1이다. 다른 실시예에서, 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리는 상부에 다수의 중합체 패드가 배치된 엔드 이펙터를 포함한다. 각각의 중합체 패드는 중합체 패드의 적어도 윗면에 배치된 불소 중합체 코팅을 포함한다. 금속 패드 및/또는 코팅은 정상 작동 온도를 넘는 응용예들에서 중합체 패드가 적어도 일시적으로 사용될 수 있게 한다.Generally, an end effector assembly for a substrate transfer robot is provided. In one embodiment, the end effector assembly for a substrate transfer robot includes an end effector with a plurality of metal pads disposed thereon. A polymer pad is disposed on each metal pad and the ratio of the exposed portion of the metal pad top surface to the polymer pad top surface is at least about 3.5 to one. In another embodiment, the end effector assembly for a substrate transfer robot includes an end effector with a plurality of polymer pads disposed thereon. Each polymer pad includes a fluoropolymer coating disposed on at least the top of the polymer pad. Metal pads and / or coatings allow the polymer pad to be used at least temporarily in applications above normal operating temperatures.
Description
본 발명의 실시예들은 기판들을 지지하는 엔드 이펙터 어셈블리에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an end effector assembly for supporting substrates.
박막 트랜지스터들(TFT)은 통상적으로 모니터, 평판 디스플레이, 태양 전지, 개인 휴대 단말기(PDA), 셀폰 등에 사용되는 대형 유리 기판이나 플레이트 상에 제조된다. TFT들은 클러스터 툴에서 중앙 이송 챔버 주위에 일반적으로 배치된 진공 챔버들에서 비결정 실리콘, 도핑 및 도핑되지 않은 실리콘 산화물들, 실리콘 질화물 등을 포함하는 여러 가지 막들을 연속 증착함으로써 제조된다. 이러한 구조들에 이용되는 양질의 폴리실리콘 전구체 막들의 제조는 막의 수소 함유량을 약 1% 미만으로 제어할 것을 요구한다. 이러한 낮은 수소 함유량을 달성하기 위해, 약 550℃의 온도에서 막의 증착후 열처리가 필요하다.Thin film transistors (TFTs) are typically fabricated on large glass substrates or plates used in monitors, flat panel displays, solar cells, personal digital assistants (PDAs), cell phones, and the like. TFTs are fabricated by successive deposition of various films including amorphous silicon, doped and undoped silicon oxides, silicon nitride, and the like in vacuum chambers generally disposed around a central transfer chamber in a cluster tool. The production of high quality polysilicon precursor films used in such structures requires controlling the hydrogen content of the film to less than about 1%. To achieve this low hydrogen content, post-deposition heat treatment of the film at a temperature of about 550 ° C. is required.
따라서, 이러한 클러스터 툴에서 기판들을 이동시키는데 사용되는 로봇들은 이러한 고온을 견디도록 설계된 엔드 이펙터들을 구비해야 한다. 일반적으로, 종래의 이송 로봇들은 이러한 고온에서의 작동에 적합하지 않다. 특히, 평판 처리 시스템들에 이용되는 진공 로봇들의 엔드 이펙터들은 일반적으로 상부에 기판이 위치하는 하나 이상의 고무 마찰 패드들을 포함한다. 마찰 패드들은 일반적으로 로봇이 챔버에서 챔버로 기판을 이송할 때 기판이 엔드 이펙터에 대해 미끄러지는 것을 막을 수 있다. 몇 가지 고온 고무 화합물들이 이용 가능하지만 일반적으로 폴리실리콘 열처리 공정에 바람직한 550℃보다 상당히 낮은 약 320℃의 최대 작동 온도로 제한된다. 로봇의 엔드 이펙터가 10초 이상 고온에 노출되면, 이러한 종래의 고무 패드들은 일반적으로 녹아 기판에 달라붙는다. 기판 뒷면에 녹아 붙은 고무는 잠재적인 오염 및 순차적 처리 결과들로 인해 바람직하지 않다. 더욱이, 일단 고무 패드가 엔드 이펙터로부터 제거되면, 엔드 이펙터에 의해 기판 뒷면에 스크래치가 생겨 미립자를 발생시키고 기판을 손상 또는 파손시킨다. 게다가, 고무 패드가 녹으면, 패드의 교환이 어렵다.Thus, robots used to move substrates in such cluster tools must have end effectors designed to withstand these high temperatures. In general, conventional transfer robots are not suitable for operation at such high temperatures. In particular, end effectors of vacuum robots used in plate processing systems generally include one or more rubber friction pads on which the substrate is located. Friction pads can generally prevent the substrate from sliding against the end effector as the robot moves the substrate from chamber to chamber. Several high temperature rubber compounds are available but are generally limited to a maximum operating temperature of about 320 ° C., well below the 550 ° C. desired for polysilicon heat treatment processes. When the end effector of the robot is exposed to high temperatures for more than 10 seconds, these conventional rubber pads generally melt and stick to the substrate. Rubber melted on the back of the substrate is undesirable due to potential contamination and sequential processing results. Moreover, once the rubber pad is removed from the end effector, the end effector scratches the back side of the substrate, generating particulates and damaging or breaking the substrate. In addition, when the rubber pad melts, it is difficult to replace the pad.
따라서, 고온에서 사용하기에 적합한 엔드 이펙터가 필요하다.Thus, there is a need for end effectors suitable for use at high temperatures.
본 발명의 일 양태에서, 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리가 제공된다. 일 실시예에서, 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리는 상부에 다수의 금속 패드가 배치된 엔드 이펙터를 포함한다. 중합체 패드가 각 금속 패드 상에 배치되며, 금속 패드 윗면의 노출 부분 대 중합체 패드 윗면의 비는 적어도 약 3.5 대 1이다.In one aspect of the invention, an end effector assembly for a substrate transfer robot is provided. In one embodiment, the end effector assembly for a substrate transfer robot includes an end effector with a plurality of metal pads disposed thereon. A polymer pad is disposed on each metal pad and the ratio of the exposed portion of the metal pad top surface to the polymer pad top surface is at least about 3.5 to one.
다른 실시예에서, 상부에 다수의 중합체 패드가 배치된 엔드 이펙터를 포함하는 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리가 제공된다. 각각의 중합체 패드는 중합체 패드의 적어도 윗면에 배치된 불소 중합체 코팅을 포함한다.In another embodiment, an end effector assembly for a substrate transfer robot is provided that includes an end effector with a plurality of polymer pads disposed thereon. Each polymer pad includes a fluoropolymer coating disposed on at least the top of the polymer pad.
다른 실시예에서, 상부에 다수의 금속 패드가 배치된 엔드 이펙터가 제공된다. 각각의 금속 패드 상에 중합체 패드가 배치되며, 금속 패드 윗면의 노출 부분 대 중합체 패드 윗면의 비는 적어도 약 3.5 대 1이다. 각각의 중합체 패드는 중합체 패드의 적어도 윗면에 배치된 불소 중합체 코팅을 포함한다. 금속 패드 및/또는 코팅은 정상 작동 온도를 넘는 응용예들에서 중합체 패드가 적어도 일시적으로 사용될 수 있게 한다.In another embodiment, an end effector is provided having a plurality of metal pads disposed thereon. A polymer pad is disposed on each metal pad, and the ratio of the exposed portion of the metal pad top surface to the polymer pad top surface is at least about 3.5 to 1. Each polymer pad includes a fluoropolymer coating disposed on at least the top of the polymer pad. Metal pads and / or coatings allow the polymer pad to be used at least temporarily in applications above normal operating temperatures.
또 다른 실시예에서, 상부에 다수의 중합체 패드가 배치된 엔드 이펙터를 포함하는 기판 이송 로봇용 엔드 이펙터 어셈블리가 제공된다. 중합체 패드들은 기판과의 열 전달을 최소화하는 패턴화된 표면을 갖는다.In yet another embodiment, an end effector assembly for a substrate transfer robot is provided that includes an end effector with a plurality of polymer pads disposed thereon. Polymer pads have a patterned surface that minimizes heat transfer with the substrate.
상기에 간단히 요약한 본 발명에 대하여 첨부 도면에 나타낸 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명한다.The present invention briefly summarized above will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings.
그러나, 첨부 도면은 본 발명의 전형적인 실시예들을 나타내는 것일 뿐이므로 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되지 않으며, 발명에 대해 그 밖의 동등하게 효과적인 실시예들을 허용할 수 있다.The accompanying drawings, however, are merely illustrative of exemplary embodiments of the invention and are not to be considered as limiting the scope of the invention, which may allow other equally effective embodiments of the invention.
도 1은 처리 시스템의 일 실시예의 평면도이다.1 is a plan view of one embodiment of a processing system.
도 2는 이송 로봇의 일 실시예의 평면도이다.2 is a plan view of one embodiment of a transfer robot.
도 3은 도 2의 절단선 3--3에 의한 지지부의 일 실시예의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an embodiment of the support by the
도 4는 도 3의 절단선 4--4에 의한 지지부의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the supporting part by the
도 5는 도 2의 절단선 5--5에 의한 중앙 지지부의 일 실시예의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of an embodiment of the central support by the
도 6은 중앙 지지부의 다른 실시예의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of another embodiment of a central support.
도 7은 기판에 부착된 패드 재료들 대 이송되는 기판 개수의 비율을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the ratio of pad materials attached to a substrate to the number of substrates being transferred.
도 8a 내지 도 8f는 중합체 패드의 사시도이다.8A-8F are perspective views of polymer pads.
도 9는 중합체 패드의 다양한 실시예들에 대한 노출 시간당 온도 상승을 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing temperature rise per exposure time for various embodiments of a polymer pad.
이해를 쉽게 하기 위해, 도면들에서 공통인 동일 요소들은 동일한 참조 부호들로 나타내었다.For ease of understanding, like elements that are common in the figures are designated by like reference numerals.
도 1은 클러스터 툴(100)의 개략적인 레이아웃을 나타낸다. 일반적으로 클러스터 툴(100)은 내부에 제 1 이송 로봇(104)이 배치된 이송 챔버(102)를 포함한다. 이송 챔버(102)는 다수의 처리 챔버(106), 하나의 열 처리 챔버(108) 및 적어도 하나의 로드 로크 챔버(110)로 둘러싸여 있다. 도 1에 나타낸 2개의 로드 로크 챔버(110)는 일반적으로 이송 챔버(102)와 공장 인터페이스(112) 사이에 연결된다.1 shows a schematic layout of the
공장 인터페이스(112)는 일반적으로 공장 인터페이스(112)에 연결되거나 그 안에 배치된 다수의 웨이퍼 저장 카세트(118)들과 로드 로크(110)들 사이에 기판(116)들을 이송하는 제 2 이송 로봇(114)을 포함한다. 제 2 이송 로봇(114)은 후술하는 제 1 이송 로봇(104)과 유사하게 구성될 수 있다. 공장 인터페이스(112)는 일반적으로 대기압으로 또는 그에 가깝게 유지된다. 제 2 이송 로봇(114)은 일반적으로 공장 인터페이스(112) 내에서 측방향으로 이동하도록 구성되어, 기판(116)이 로드 로크(110)들과 카세트(118)들 사이에서 취급 및 시간 소비를 최소로 하여 이송될 수 있도록 한다.The
각각의 로드 로크 챔버(110)는 일반적으로 기판(116)이 이송 챔버(102)에서 유지되는 대기중보다 낮은 환경과 공장 인터페이스(112)의 대기 환경 사이에서 이송 챔버(102)로부터의 진공 손실 없이 이송될 수 있게 한다. 로드 로크 챔버(110)들은 하나 이상의 기판(116)을 동시에 이송하도록 구성되며, 추가적으로 기판을 가열 또는 냉각시킬 수도 있다. 유리하게 사용될 수 있는 로드 로크 챔버 중 하나가 1999년 12월 15일자로 출원된 미국 특허 제09/464,362호(대리인 명부 제3790호)에 개시되어 있으며, 이로써 그 전체가 참조로 포함된다.Each
이송 챔버(102)는 일반적으로 알루미늄 등의 재료로 이루어진 하나의 매스로부터 제조되어 진공 누출을 최소화한다. 이송 챔버(102)는 챔버(102) 벽에 배치되어 그것을 통해 기판의 이송을 가능하게 하는 다수의 통로(122)를 포함한다. 각각의 통로(122)는 절연 밸브(120)에 의해 선택적으로 밀봉된다. 유리하게 사용될 수 있는 절연 밸브 중 하나가 Ettinger 등에 2000년 6월 27일자로 허여된 미국 특허 제6,079,693호에 개시되어 있으며, 이로써 그 전체가 참조로 포함된다.The
처리 챔버(106)들은 일반적으로 이송 챔버(102)를 중심으로 그 주위에 배치된다. 처리 챔버(106)들은 에칭 챔버, 증착 챔버 및/또는 그밖에 기판 상에 바람직한 구조 또는 장치를 제조하기에 적당한 챔버들을 포함하도록 구성될 수 있다.The
열 처리 챔버(108)는 그 안에 배치된 하나 또는 그 이상의 기판(116)을 일반적으로 가열 또는 열 처리한다. 열 처리 챔버(108)는 일반적으로 열 처리 챔버(108) 내에서 하나 이상의 기판(116)을 지지하기에 적합한 적어도 하나의 기판 지지부(도시 생략)를 포함한다. 열 처리 챔버(108)는 램프, 저항성 히터, 유체 도관 등을 포함할 수 있는 열 제어 시스템(도시 생략)을 추가로 포함하여, 기판을 약 550℃로 균일하게 가열할 수도 있다. 유리하게 사용될 수 있는 열 처리 챔버 중 하나가 Q. Shang에 의해 2000년 12월 29일자로 출원된 미국 특허 가출원 제60/259,035호(대리인 명부 제5163L호)에 개시되어 있으며, 이로써 그 전체가 참조로 포함된다.The
제 1 이송 로봇(104)은 이송 챔버(102) 중앙에 배치된다. 일반적으로, 제 1 이송 로봇(104)은 이송 챔버(102)를 둘러싸는 챔버들(106, 108, 110)간에 기판(116)들을 이송하도록 구성된다. 제 1 이송 로봇(104)은 일반적으로 하나의 기판을 취급하도록 구성되지만, 다수의 기판들을 취급하도록 구성된 로봇들이 사용될 수도 있다.The
도 2는 제 1 이송 로봇(104)의 일 실시예의 평면도이다. 제 1 이송 로봇(104)은 일반적으로 상부에 (가상선으로 도시된) 기판(116)을 지지하는 엔드 이펙터(206)에 연계장치(204)에 의해 연결된 로봇 바디(202)를 포함한다. 엔드 이펙터(206)는 원하는 방식으로, 예를 들어 마찰, 정전기, 진공 척, 클램프, 에지 그립 등으로 상부에 기판을 유지하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 연계장치(204)는 개구리 다리형 배치를 갖는다. 연계장치(204)에 대한 다른 배치들, 예를 들어 극성 배치가 대신 이용될 수도 있다. 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있는 극성 로봇의 일례가 Ettinger 등에 의해 2000년 4월 11일자로 출원된 미국 특허 제09/547,189호에 개시되어 있으며, 이로써 그 전체가 참조로 포함된다.2 is a plan view of one embodiment of a
연계장치(204)는 일반적으로 엘보(elbow)(210)에 의해 2개의 암(arm)(212)에 연결된 2개의 윙(wing)(208)을 포함한다. 각각의 윙(208)은 로봇 바디(202) 내에서 동심으로 적층된 전동 모터(도시 생략)에 추가로 연결된다. 각각의 암(212)은 부싱(bushing)(214)에 의해 리스트(wrist)(216)에 연결된다. 리스트(216)는 연계장치(204)를 엔드 이펙터(206)에 연결시킨다. 일반적으로, 연계장치(204)는 알루미늄으로 제조되지만, 충분한 강도 및 보다 작은 열 팽창 계수를 갖는 물질들, 예를 들어 티타늄, 스테인레스 강, 금속 매트릭스 또는 티타늄 도핑 알루미나 등의 세라믹이 사용될 수도 있다.The
각각의 윙(208)은 동심 적층된 모터들 중 하나에 의해 독립적으로 제어된다. 모터들이 동일 방향으로 회전하면, 엔드 이펙터(206)는 로봇 바디(202)의 중심(218)을 중심으로 일정 반경에서 소정 각도로 회전한다. 모터 둘 다 반대 방향으로 회전하면, 그에 따라 연계장치(204)가 팽창 또는 수축하여, 엔드 이펙터(206)를 제 1 이송 로봇(104)의 중심(218)을 통과하는 가상의 선(220)을 따라 방사상 안쪽 또는 바깥쪽으로 이동시킨다. 제 1 이송 로봇(104)은 또한 방사상 동작 및 회전 동작을 동시에 결합한 혼성 동작을 실시할 수도 있다.Each
엔드 이펙터(206)는 일반적으로 알루미늄, 석영, 탄소, 금속 매트릭스 또는 세라믹으로 제조되며 기판의 처짐을 최소화하여 지지하도록 구성된다. 도 2에 나타낸 실시예에서, 엔드 이펙터(206)는 세라믹이고, 베이스(228)를 포함하며, 이 베이스(228)로부터 제 1 부재(230) 및 제 2 부재(232)가 연장된다. 베이스(228)는 제 1 이송 로봇(104)의 리스트(216)에 연결된다. 제 1 부재(230) 및 제 2 부재(232)는 일반적으로 가상의 선(220)을 중심으로 전형적인 거울 대칭된 이격 관계로 배치된다. 제 1 부재(230)와 제 2 부재(232)간의 길이 및 간격은 이송 시에 기판 처짐을 최소화하면서 기판을 적절히 지지하도록 선택된다. 제 1 부재(230)와 제 2 부재(232) 사이에 적어도 하나의 연결 부재(234)가 연결되어 엔드 이펙터(206)에 추가적인 구조적 강도를 제공한다.The
엔드 이펙터(206)는 일반적으로 기판을 지지하도록 그 위에 배치된 다수의 기판 지지부(222)들을 포함한다. 도 2에 나타낸 실시예에서, 엔드 이펙터(206)는 제 1 및 제 2 부재(230, 232) 상에 각각 3개씩 배치된 총 6개의 기판 지지부(222)들을 구비한다. 기판 지지부(222)들은 일반적으로 적어도 하나의 중앙 지지부(226)와 함께 사용되는 다수의 에지 지지부(224)들을 포함한다. 2개의 에지 지지부(224) 및 하나의 중앙 지지부(226)가 각각의 부재(230, 232) 상에 도시되어 있다.
도 3은 도 2의 절단선 3--3에 의한 에지 지지부(224)의 일 실시예의 단면도를 나타낸다. 에지 지지부(224)는 일반적으로 금속 패드(302) 및 중합체 패드(304)를 포함한다. 금속 패드(302)는 기판 접촉 윗면(306) 및 실장 밑면(308)을 갖는다. 엔드 이펙터(206) 상에 밑면(308)이 배치된다. 밑면(308)은 접착제, 막대(staking), 나사, 리벳 또는 그 밖의 고정 장치들에 의해 엔드 이펙터(206)에 연결될 수 있다. 도 3에 나타낸 실시예에서, 금속 패드(302)는 엔드 이펙터(206), 중합체 패드(304) 및 금속 패드(302)를 관통하는 각각의 구멍(312)을 통해 엔드 이펙터(206)의 밑면(316)에 배치된 너트 또는 나삿니 삽입물(314)에 결합되는 다수(예를 들어, 2개가 도시됨)의 파스너(fastener)(310)에 의해 엔드 이펙터(206)에 연결된다. 3 shows a cross-sectional view of one embodiment of the
금속 패드(302)의 윗면(306)은 일부가 중합체 패드(304)로 덮여진다. 일반적으로, 상기 윗면(306)의 노출 부분 대 중합체 패드(304)의 노출 부분의 비는 적어도 약 3.5 대 1이다. 금속 패드(302)로부터의 열 전달이 중합체 패드(304)보다 빠르기 때문에, 금속 패드(302)로부터 열이 쉽게 전달됨으로써, 중합체 패드(304)에 대한 열 싱크로서 작용한다. 금속 패드(302)의 보다 큰 노출 면적은 금속 패드(302)로부터 열이 빠르게 발산되게 함으로써, 그것에 연결된 중합체 패드(304)를 냉각시킨다.The
금속 패드(302)의 일 단부는 윗면(306)으로부터 상방향으로 돌출하는 립(322)을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 립(322)은, 기판(116)이 중합체 패드(304) 상에 안착될 때 적어도 한 방향으로 미끄러지는 것이 립(322)에 의해 억제되도록, 중합체 패드(304)를 넘어서 연장한다.One end of the
금속 패드(302)는 일반적으로 열 전도성 금속으로 제조된다. 일 실시예에서, 금속 패드(302)는 알루미늄으로 이루어진다. 금속 패드(302)는 추가로 열 전달 속도를 향상시키도록 마무리 가공될 수도 있다. 연마, 코팅, 도금 및 그 밖의 열 전달 강화 작업이나 재료들의 마무리 가공을 포함한다. 금속 패드(302)는 적어도 4rms 또는 그 보다 더 매끄러운 표면 마무리로 경면(鏡面) 연마될 수도 있다. 대안으로 그리고/또는 추가로, 금속 패드(302)는 전해 연마될 수도 있다. 매끄럽게 연마된 표면은 금속 패드(302)와 중합체 패드(304) 사이의 접촉 면적 및 금속 패드(302)와 엔드 이펙터(206) 사이의 접촉 면적을 확장시키므로, 열 전달에 이용할 수 있는 접촉 면적을 확장시킨다. 추가로, 금속 패드(302)의 노출 부분의 매끄럽고 그리고/또는 연마된 표면 마무리는 엔드 이펙터(206)가 고온 영역에 가깝게 배치되는 동안에 금속 패드(302)가 열을 쉽게 흡수하지 않도록 열을 반사시킨다.The
중합체 패드(304)는 일반적으로 고온 중합체로 구성된다. 일 실시예에서, 중합체 패드(304)는 탄화불소 엘라스토머로 구성된다. 중합체 패드(304)의 제조에 적합한 화합물의 예로는 그 중에서도 고온 플라스틱, 폴리벤지미다졸, 불소 중합체, VITON, KALREZ, CERAZOLEPBI, CHEMREZ, Parker FF350-75 등이 있지만, 이에 한정되는 것을 아니다.
일 실시예에서, 중합체 패드(304)는 흰색이다. 흰색의 중합체 패드(304)는 일반적으로 검정색이며 0.8 이상의 방사율을 갖는 종래의 고온 중합체들에 비해 중합체 패드의 방사율을 감소시킨다. 일 실시예에서, 흰색 중합체 패드의 방사율은 약 0.7보다 작고, 이는 검정색 재료보다 열 흡수에 있어서 약 14%의 향상을 가져오며, 중합체 패드(302)를 냉각 온도(즉, 약 350℃ 미만)로 유지하고 패드가 기판에 접합하는 것을 방지하는데 실질적으로 기여한다. 중합체 패드(304)는 층, 막 또는 코팅이며, 금속 패드(302)에 접합, 압착 또는 끼워맞춰지거나(snap fit), 경화 또는 고착될 수도 있다. 중합체 패드(304)는 또한 금속 패드(302)에 몰딩될 수도 있고, 금속 패드(302)를 관통하는 파스너와 결합하기에 적합하게 그 안에 성형된 삽입물을 포함할 수도 있다. 금속 패드(302)에 엘라스토머 패드를 유지하는 다른 방법들 또한 생각할 수 있다.In one embodiment, the
도 4의 중합체 패드(304)의 단면도를 참조하면, 중합체 패드(304)는 패드(304)의 하나 이상의 면에 코팅(402)을 선택적으로 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 코팅(402)은 중합체 패드(304)의 적어도 윗면(404)에 배치된 불소 중합체로 이루어진다. 도 3에 나타낸 실시예에서는, 중합체 패드(304) 밑면(406)에 코팅(402)이 추가로 배치된다. 코팅(402)은 일반적으로 밑에 있는 중합체(예를 들어 중합체 패드(304))가 뜨거운 표면 및 복사 열원에 대해 직접 노출되지 않도록 보호한다. 엔드 이펙터(206)가 노출되는 온도에 따라, 그리고 중합체 패드(304) 및 코팅(402)에 대한 재료 선택에 따라, 어떤 구성들에서는 금속 패드(302)가 제거될 수도 있다.Referring to the cross-sectional view of the
도 3을 다시 참조하면, 엔드 이펙터(206)는 추가로 얇은 금속층(320)을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 금속층(320)은 엔드 이펙터(206)의 적어도 윗면에 배치된 알루미늄 등의 반사성 금속층을 포함한다. 금속층(320)은 연마 또는 전해 연마되어 금속층(320)의 복사 반사성을 증가시킨다. 금속층(320)의 열 전도성은 추가로 금속 패드(302)로부터의 열 추출을 보조함으로써, 중합체 패드(304)가 기판(116)에 들러붙기 시작하게 하는 온도 미만으로 중합체 패드(304)를 유지한다.Referring back to FIG. 3, the
도 5는 중앙 지지부(226)의 일 실시예를 나타낸다. 중앙 지지부(226)는 일반적으로 중합체 패드(504)가 위에 배치된 금속 패드(502)를 포함한다. 중앙 지지부(226)는 금속 패드(502)가 립을 포함하지 않는 점을 제외하고 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 에지 지지부(224)와 일반적으로 동일하다. 중앙 지지부(226)는 기판(116)의 하나 이상의 에지를 지지하는데 이용될 수도 있지만, 일반적으로 기판 의 중앙 영역을 지지하는데 이용된다.5 illustrates one embodiment of a
중앙 지지부(226)는 중합체 패드(504)의 적어도 윗면(508)에 배치된 코팅(506)을 선택적으로 포함한다. 코팅(506)은 전술한 코팅(402)과 일반적으로 동일하다.The
도 6은 중앙 지지부(600)의 다른 실시예의 단면도이다. 중앙 지지부(600)는 일반적으로 엔드 이펙터(206) 상에 배치된 금속 패드(604)를 포함한다. 일반적으로, 고온 O-링 또는 개스켓(602)이 금속 패드(604)의 윗면(618)에 배치된다. 도 6에 나타낸 실시예에서, 개스켓(602)이 부싱(606)에 의해 금속 패드(604)에 대해 바이어스된다. 부싱(606)은 일반적으로 알루미늄과 같이 높은 열 전도성을 갖는 물질로 제조된다. 부싱(606), 금속 패드(604) 및 엔드 이펙터(206)를 뚫고 형성된 구멍(612)에 파스터(608)가 배치된다. 파스너(608)는 나사, 리벳, 은못 핀, 스프링 핀 또는 그 밖의 고정 장치가 된다. 도 6에 나타낸 실시예에서, 파스너(608)는 엔드 이펙터(206) 밑면에 배치된 나삿니 너트(616)와 결합된다. 엔드 이펙터(206) 밑면은 너트(616) 및 파스너(608)가 같은 높이로 유지되게 하거나 엔드 이펙터(206) 외부로부터 리세스된 카운터 보어(614)를 포함할 수도 있다.6 is a cross-sectional view of another embodiment of a
파스너(608)가 부싱(606)을 금속 패드(604)에 고정시키기 때문에, 부싱(606)의 각진 측벽(610)이 개스켓(602)을 금속 패드(604)에 유지한다. 일반적으로, 금속 패드(604)에 대한 부싱(606)의 높이는 제 1 이동 로봇(104)의 작동 시에 기판(116)과 부싱(606) 사이의 접촉을 막기 위해 개스켓(602)의 직경(또는 높이)보다 작다.Because the
도 7은 본 발명의 이점을 나타내는 그래프이다. 수직축(702)은 기판에 남아 있는 패드 흔적을 중합체 패드의 접촉 면적에 대한 기판에 남은 잔류물 면적의 비율로 나타낸다. 수평축(704)은 사이클 수(즉, 중합체 패드로 이송되는 기판 수)를 나타낸다. 각각의 사이클은 약 550℃에서 10-15초간 노출을 나타낸다. 라인들(706-716)은 아래 차트에 기재된 바와 같이 구성된 다양한 기판 지지부들을 이용한 검사 결과를 나타낸다.7 is a graph showing the advantages of the present invention. The
라인 번호Line number 중합체 패드 재료Polymer pad material 코팅coating 금속 패드Metal pad
706 Kalrez 8475 무 유 706 Kalrez 8475
708 Parker FF350-75 무 무 708 Parker FF350-75
710 Kalrez 8575 무 유 710 Kalrez 8575 No
712 Kalrez 8575 유 무 712 Kalrez 8575
714 Kalrez 8475 유 무 714 Kalrez 8475
716 Kalrez 8475 유 유 716 Kalrez 8475
718 Kalrez 8575 유 유 718 Kalrez 8575
720 Chemrez SD653 무 무
720 Chemrez SD653 Radish
도 7에 나타낸 바와 같이, 발명의 기판 지지부들은 반복되는 주기 후 기판에 대한 중합체 패드 물질의 점착을 실질적으로 감소 또는 제거시킨다. 기판 지지부들에 의한 기판의 오염 감소 및 제거는 장치 수율을 상응하게 증가시킨다. 더욱이, 다른 속성들 중에서도 중합체 패드의 색상, 금속 패드와 중합체 패드 사이의 크기 비 및 표면 마무리를 포함하는 열 전달 특징들은 중합체 패드 자체를 포함하는 물질의 정격 온도 이상의 온도에 대한 노출을 허용하는 속도로 중합체 패드들을 효과적으로 냉각시킨다.As shown in Figure 7, the substrate supports of the invention substantially reduce or eliminate the adhesion of the polymer pad material to the substrate after repeated cycles. Contamination reduction and removal of the substrate by the substrate supports correspondingly increases device yield. Moreover, among other properties, the heat transfer characteristics, including the color of the polymer pad, the size ratio between the metal pad and the polymer pad, and the surface finish, are at a rate that allows exposure to temperatures above the rated temperature of the material comprising the polymer pad itself. The polymer pads are cooled effectively.
도 8a 내지 도 8f는 기판과 중합체 패드 사이의 열 전달에 이용될 수 있는 접촉 면적을 최소화하는 패턴화된 윗면을 가진 중합체 패드의 다양한 실시예들을 나타낸다. 열 전달에 이용될 수 있는 접촉 면적을 최소화함으로써, 뜨거운 기판이 중합체 패드의 윗면 전체를 포함하는 접촉 면적을 가진 패드만큼 빨리 중합체 패드를 가열시키지 않게 된다. 도 8a 내지 도 8f는 중합체 패드와 그 위에 지지된 기판 사이의 접촉 면적을 감소시키기 위한 몇 가지 예시적인 패턴을 나타내고 있지만, 하기된 청구범위 내에서 다른 패턴들도 생각 및 고려할 수 있다.8A-8F illustrate various embodiments of a polymer pad having a patterned top surface that minimizes the contact area that can be used for heat transfer between the substrate and the polymer pad. By minimizing the contact area that can be used for heat transfer, the hot substrate will not heat up the polymer pad as quickly as a pad with a contact area covering the entire top surface of the polymer pad. 8A-8F illustrate some exemplary patterns for reducing the contact area between a polymer pad and a substrate supported thereon, although other patterns may be considered and considered within the scope of the following claims.
도 8a는 중합체 패드(800A)의 사시도를 나타낸다. 패드(800A)는 패턴화된 윗면(802A)을 포함한다. 윗면(802A)에는 다수의 딤플(804)이 형성되어 있다. 딤플(804)들은 임의의 기하학적 구조를 가질 수도 있고, 윗면(802A) 상에 대칭, 규칙적(즉, 등간격) 또는 임의의 패턴으로 배치될 수도 있다. 딤플(804)들은 기판을 지지하는 윗면(802A)의 평면 아래쪽으로 연장함으로써 패드(800A)와 기판과의 접촉 면적을 감소시킨다.8A shows a perspective view of
도 8b에 나타낸 실시예에서, 중합체 패드(800B)는 다수의 돌출부(806)를 포함하는 패턴화된 윗면(802B)을 포함하며, 다수의 돌출부(806)는 윗면(802B)으로부터 연장된다. 돌출부(806)들은 임의의 기하학적 구조를 가질 수도 있고, 윗면(802B) 상에 대칭, 규칙적(즉, 등간격) 또는 임의의 패턴으로 배치될 수도 있다. 각각의 돌출부(806)들은 그 위에 안착되는 기판을 지지하는 공동 평면 상에 있는 상부(808)를 갖고 있다. 상부(808)는 도시한 바와 같이 평평할 수도 있고, 곡선 모양이나 뾰족할 수도 있다. 기판이 돌출부(806)들 상에 안착되므로, 패드(800B)와 기판의 접촉 면적이 감소된다.In the embodiment shown in FIG. 8B, the
도 8c에 나타낸 실시예에서, 중합체 패드(800C)는 격자(810)로 구성된 패턴화된 윗면(802C)을 포함하며, 격자(810)는 윗면(802C)으로부터 연장된다. 격자(810)는 일반적으로 임의의 기하학적 구조를 가질 수도 있고 윗면(802C) 상에 대칭, 규칙적(즉, 등간격) 또는 임의의 패턴으로 배치될 수도 있는 돌출 지지부재(812)들의 웨브로 이루어진다. 지지부재(812)는 일반적으로 그 위에 안착되는 기판을 지지하는 공동 평면으로 돌출하고 그들 사이에 리세스 영역(814)을 형성한다. 기판이 격자(810)의 지지부재(812)들 상에 안착되므로, 패드(800C)의 접촉 면적이 감소된다.In the embodiment shown in FIG. 8C, the
도 8d에 나타낸 실시예에서, 중합체 패드(800D)는 망사(816)로 구성된 패턴화된 윗면(802D)을 포함하며, 망사(816)는 윗면(802D)으로부터 연장된다. 망사(816)는 일반적으로 윗면(802D)으로부터 돌출하는 다수의 교차 융기선(818)들로 이루어진다. 융기선(818)들은 임의의 각도로 교차할 수도 있고, 직선형, 곡선형 또는 복합형일 수도 있다. 융기선(818)들은 윗면(802D) 상에 대칭, 규칙적(즉, 등간격) 또는 임의의 패턴으로 배치될 수도 있다. 융기선(818)들은 일반적으로 그 위에 안착되는 기판을 지지하는 공동 평면으로 돌출하고 그들 사이에 리세스 영역(820)을 형성한다. 기판이 망사(816)의 융기선(818)들 상에 안착되므로, 패드(800D)의 접촉 면적이 감소된다.In the embodiment shown in FIG. 8D, the
도 8e에 나타낸 실시예에서, 중합체 패드(800E)는 다수의 융기선(822)으로 구성된 패턴화된 윗면(802E)을 포함하며, 다수의 융기선(822)들은 윗면(802E)으로부터 연장된다. 융기선(822)들은 일반적으로 윗면(802E)으로부터 돌출하며, 직선형, 곡선형 또는 복합형일 수도 있다. 융기선(822)들은 윗면(802E) 상에 대칭, 규칙적(즉, 등간격) 또는 임의의 패턴으로 배치될 수도 있다. 융기선(822)들은 일반적으로 그 위에 안착되는 기판을 지지하는 공동 평면으로 돌출하고 그들 사이에 리세스 영역(824)을 형성한다. 기판이 융기선(822)들 상에 안착되므로, 패드(800E)의 접촉 면적이 감소된다.In the embodiment shown in FIG. 8E, the polymer pad 800E includes a patterned top surface 802E consisting of a plurality of ridges 822, with the plurality of ridges 822 extending from the top surface 802E. The ridge lines 822 generally protrude from the top surface 802E and may be straight, curved or complex. The ridge lines 822 may be disposed on the top surface 802E in a symmetrical, regular (ie equidistant) or any pattern. Ridges 822 generally protrude into a coplanar surface supporting a substrate seated thereon and form a recessed region 824 therebetween. As the substrate rests on the ridges 822, the contact area of the pad 800E is reduced.
도 8f에 나타낸 실시예에서, 중합체 패드(800F)는 다수의 홈(826)이 형성되어 있는 패턴화된 윗면(802F)을 포함한다. 홈(826)들은 일반적으로 윗면(802F) 안쪽으로 돌출하며, 직선형, 곡선형 또는 복합형일 수도 있다. 홈(826)들은 윗면(802F) 상에 대칭, 규칙적(즉, 등간격) 또는 임의의 패턴으로 배치될 수도 있다. 홈(826)들은 그 위에 안착되는 기판을 지지하는 윗면(802F)의 표면적을 감소시킴으로써, 패드(800F)의 접촉 면적을 감소시킨다.In the embodiment shown in FIG. 8F, the
도 9는 상술한 중합체 패드의 패턴화된 표면의 이점을 나타내는 그래프이다. 수직축(902)은 중합체 패드 온도를 섭씨로 나타낸다. 수평축(904)은 노출 시간을 초로 나타낸다. 라인들(906-912)은 아래 차트에 기재된 바와 같이 구성된 다양한 기판 지지부들을 이용한 검사 결과를 나타낸다.9 is a graph showing the advantages of the patterned surface of the polymer pad described above.
라인 번호Line number 중합체 패드 재료Polymer pad material 패턴pattern 패드 색상Pad color
906 CHEMREZ 평평 검정 906 CHEMREZ Flat Black
908 KALREZ 평평 흰색 908 KALREZ Flat White
910 CHEMREZ 돌출 검정 910 CHEMREZ protrusion black
912 KALREZ 돌출 흰색
912 KALREZ protrusion white
도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 패턴화된 중합체 패드들은 뜨거운 기판에 노출될 때 패드 온도 상승을 실질적으로 감소시킨다. 따라서, 반복되는 주기 후 기판에 들러붙는 중합체 패드의 성향이 감소됨과 아울러, 중합체 패드의 사용 수명이 연장된다.As shown in FIG. 9, the patterned polymer pads of the present invention substantially reduce pad temperature rise when exposed to a hot substrate. Thus, the tendency of the polymer pad to stick to the substrate after repeated cycles is reduced, and the service life of the polymer pad is extended.
이상 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 하기된 특허청구범위에 의해 결정된 사상과 범주를 벗어나지 않는 본 발명의 또 다른 실시예가 가능하다.While the embodiments of the present invention have been described above, another embodiment of the present invention is possible without departing from the spirit and scope determined by the following claims.
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